[发明专利]一种基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法及系统

权利要求书

1.一种基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

产生时分复用控制信号；

根据输入的时分复用控制信号产生三个直方图统计支路缓存的时序控制信号；

缓存三个支路的直方图统计结果；

进行三个支路直方图读取、求和并进行累加；

进行直方图结果到指定灰度范围的映射；

缓存灰度映射结果；

完成直方图均衡结果输出；

所述产生时分复用控制信号包括：首先，从缓存RAM读取之前的统计结果，然后，将读取的统计结果加1得到新的统计结果，最后，将新的统计结果写入缓存RAM；

所述根据输入的时分复用控制信号产生三个直方图统计支路缓存的时序控制信号包括：根据输入的时分复用控制信号产生直方图统计结果缓存RAM的A端口写使能信号wea、地址信号addra和数据信号dina，包括：

时分复用控制信号有效时将输入图像数据赋给地址信号，完成RAM中数据读取；

延时两个时钟周期后将RAM端口A输出douta加1作为数据信号；

将时分复用控制信号延时两个时钟周期作为使能信号，同时判断douta是否大于TH_H，当douta大于TH_H，则关闭写使能信号，此处TH_H为直方图统计上限值，设定图像的宽为Img_Width，高为Img_Height，像素位宽为Pixel_Size，

则TH_H为ε选取范围为4～128；

所述缓存三个支路的直方图统计结果的步骤包括：调用IP核Block MemoryGenerator，选用双端口RAM，A、B端口及读写端口配置均相同；

位宽配置为ceil(log2(Img_Width×Img_Height×ε))-Pixel_Size，深度根据像素位宽配置为2^Pixel_Size，操作模式选择Read First，使能选择Always Enabled；

所述进行三个支路直方图读取、求和并进行累加的步骤包括：

步骤一，一帧直方图统计完成后，开始产生直方图缓存模块读时序控制信号，地址addrb从0累加到2^Pixel_Size-1，同时B端口写使能web置为有效，B端口写数据dinb置为0，在读取三个支路直方图统计结果doutb1、doutb2、doutb3的同时清除缓存内数据，为下一帧直方图统计做准备；

步骤二，求取三个支路直方图统计结果doutb1、doutb2、doutb3的和img_hist，将img_hist按如下算法进行上限保护得到img_hist_new；

其中TH_L为直方图下限，设为1或2，剔除噪声对直方图均衡结果的干扰；

步骤三，完成灰度级从0～2^Pixel_Size-1的直方图img_hist_new累加得到acc_img_hist，同时保存2^Pixel_Size-1灰度级的累加结果Nval_nx，Nval_nx为总有效点数，按如下算法对Nval_nx进行保护得到Nval：

所述进行直方图到指定灰度范围的映射包括：设定均衡图像位宽要求为Histeq_Size，将直方图结果由位宽Pixel_Size归一化映射到Histeq_Size，映射算法如下：

Gray_Map＝(2^Histeq_Size-1)×acc_img_hist/Nval,

首先将acc_img_hist低位补Histeq_Size个零再减去acc_img_hist得到分子，然后调用除法器求取直方图映射结果Gray_Map，最后将Gray_Map写入灰度映射结果缓存模块以供直方图均衡输出使用；

所述缓存灰度映射结果包括：

调用IP核Block Memory Generator，选用双端口RAM，A、B端口及读写端口配置均相同；位宽配置为Histeq_Size，深度根据像素位宽配置为2^Pixel_Size，操作模式选择Write First，使能选择Use Ena Pin；

所述完成直方图均衡结果输出包括：根据输入的图像数据，将图像数据作为灰度映射结果缓存RAM的地址，灰度映射结果缓存RAM的输出即为直方图均衡图像。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的低缓存改进型直方图均衡方法，其特征在于，ε选取为8。